复合材料概述

复合材料的定义和分类

（关于复合材料，有着不同的定义方式。）“由两种以上不同的原材料组成，并使原材料的性能得到充分发挥，通过复合化而得到单一材料所不具备的性能。”（岛村昭治.未来を拓く先端材料，工业调查会，1982）“把一些个体典型或基本的特性组合，而得到的物质。”（余永宁等译.金属基复合材料导论，北京，冶金工业出版社，1996）“由两种以上异质、异形、异性的材料复合而成的新型材料。”（吴人洁，复合材料，天津大学出版社，2000）“经过一定的操作，将复数个原材料合体，或者是由复数个相生成，且具有比原材料优异的性能。”（香川丰，八田博志.セラミックス基复合材料，アグネ承风社，1990）1.1复合材料概述

尽管定义的细节有所不同，但其要点是共同的。

含两种以上不同的化学相。具有每个组分所不具备的优良性能。

至于天然材料的骨骼、竹子、木材等是否应属于复合材料的范畴，尚有不同的看法。但一般认为它们应属于具有复合材料形态的天然材料。这样，复合材料的含义就还应该包括：人工制造、成分由人们有意识的选择；具有重复的几何形状等。通过以上对复合材料的多种定义可以发现，复合材料是两个或两个以上的不同化学性质的组元或不同组织相组成的结合体，是不同的材料在宏观尺度上组合而成的一种有用的材料。并应满足以下三个条件：(1)各组元含量都大于5％；(2)复合材料的性能显著不同于各组元的性能，(3)通过各种方法混合而成。对于复合材料，应该强调正面效果，即复合后的整体性能应超过组分材料，同时保留了所期望的性能(例如高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望的特性(例如低延性)，复合材料应该是多功能的材料系统，可提供任何单一材料所无法获得的特性。也就是说，并非随意将不同种类的原材料混合在一起都能够得到复合材料。复合材料应具有以下特点1、复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的，即复合材料具有可设计性；2、组成复合材料的某些组分在复合后仍然保持其固有的物理和化学性质（区别于化合物和合金）；3、复合材料不仅能保持原组分的部分优点，而且产生原组分所不具备的新性能，就是说复合材料中各组元不但保持各自的固有特性，而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能；复合材料应具有以下特点4、复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。复合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的；5、复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料，即组元之间存在着明显的界面。6、复合材料是非天然形成的，以区别于具有某些复合材料形态特征的天然物质。复合材料的命名复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；而另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相的某些性能优越，会使材料的性能显著增强，故常称为增强体(也称为增强材料、增强相等)。在大多数情况下，分散相较基体硬，强度和刚度较基体大。分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料，在基体与增强体之间存在着界面。复合材料在世界各国还没有统一的名称和命名方法，比较共同的趋势是根据增强体和基体的名称来命名，通常有以下三种情况：复合材料的命名（1）强调基体时以基体材料的名称为主。如树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。（2）强调增强体时以增强体材料的名称为主。如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、陶瓷颗粒增强复合材料等。（3）基体材料名称与增强体材料并用。这种命名方法常用来表示某一种具体的复合材料，习惯上把增强体材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面。材料的分类方法（1）按材料的使用性能，结构材料、功能材料。（2）按材料的化学性质分类，有金属材料、非金属材料。（3）按物理性质分类，有绝缘材料、磁性材料、远光材料、半导体材料、导电材料等。（4）按用途分类，有航空材料、电工材料、建筑材料、包装材料等。复合材料的定义和分类

木质基复合材料

复合材料

有机材料基复合材料

金属基复合材料MMC无机非金属基复合材料

聚合物基复合材料PMC热塑性树脂

热固性树脂

树脂基

水泥或混凝土基复合材料

陶瓷基复合材料CMC橡胶基

将复合材料进行分类时，有按基体或第二相等多种方法。基体一般按材质分类。

CompositeMaterials或Composites

MetalMatrixCompositesPolymerMatrixCompositesCeramicsMatrixComposites颗粒增强复合材料颗粒状分散相复合材料

纤维状分散相复合材料

短纤维

连续纤维强化复合材料

分散强化复合材料

片晶增强复合材料

复合材料

单向纤维强化复合材料

非编织纤维层

2维,3维编织纤维层晶须

随机排列

随机排列

定向排列定向排列不连续纤维强化复合材料

根据第二相（增强体）形态分。按照材料的作用分类（1）结构复合材料主要用于制造受力构件；结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料，它基本上是由能承受载荷的增强体组元与能联接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷作用的基体组元构成。结构复合材料的特点：可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材和增强体排布设计，从而充分发挥各组元的效能。（2）功能复合材料指具备各种特殊物理与化学性能的材料。例如：声、光、电、磁、热、耐腐蚀、零膨胀、阻尼、摩擦、屏蔽或换能等。功能复合材料中的增强体又可称为功能体组元，它分布于基体组元中。功能复合材料中的基体不仅起到构成整体的作用，而且能够产生协同或加强功能的作用。按照组成的合成了的原材料是否同质材料而分类同质复合材料（增强材料和基体材料属于同种物质，如碳/碳复合材料）。异质复合材料（前面提及的复合材料多属此类）。复合材料按制造方法的种类大分类构成有机材料金属材料无机材料

混

合

系积层混合含浸被覆发泡机械加工FW，冷压、热压

含浸涂层发泡剂注射成形扩散接合粉末冶金溶浸电镀发泡剂,烧成拔丝、挤压热压混凝土高分子混凝土化学气相沉积CVD搅拌压延生成系生成系自增强定向凝固、反应扩散定向凝固、反应扩散复合材料目前状况（1）树脂基复合材料：非常成熟，广泛的应用（2）金属基复合材料：开发阶段，某些结构件的关键部位（3）陶瓷基复合材料及功能复合材料等：尚处于研究阶段，有不少科学技术问题有待解决。1.1.2复合材料的历史

从广义上讲，复合材料已有很久的历史。远古时代人们用稻草掺入黏土做土坯。古代人们用钢铁层压法制成刀剑等。近代的复合材料是以1942年制出的玻璃纤维强化塑料为起点。随后为了提高纤维的弹性率，开发了硼纤维、碳纤维、耐热氧化铝纤维等。另一方面，为了改善树脂的耐热性，对金属基复合材料也开展了研究。FRM的耐热温度已达450℃，强度在1500MPa以上。同时，对陶瓷等无机材料作为复合材料的基体也有了重新的认识，在研究开发的基础上有了广泛的应用。如果将玻璃强化树脂看作是第一代复合材料，则CFRP、BFRP可以称为第二代复合材料。进一步，以金属或陶瓷为基体的先端复合材料则可以称为第三代复合材料。第一代第二代第三代氧化铝纤维玻璃纤维硼纤维碳纤维芳族聚酰胺晶

须+高韧性高弹性

轻量

耐热性工程塑料环境扩大碳化硅纤维金

属陶

瓷石

墨泡沫材料混凝土石

膏功能复合材料延伸与韧性氮化铝纤维石墨纤维功能化定向凝固共晶自增强塑料扩散接合表面处理CVD(化学气相沉积)CVI(化学气相渗透)

CIP,HIP-SiC-Al2O3Si3N4石墨聚

脂金属纤维聚酰亚硝胺1.2复合材料在21世纪应起的作用

讨论复合材料在21世纪应起的作用之前，应分析与预测人类在新的世纪面临的问题、社会特点与重点需求。世界发展的趋势是进入高信息化的社会，对生活质量和健康水平的追求会更高。地球存在着非常严重的问题。环境污染地球温室效应、臭氧层破坏、沙漠化、野生动物的灭绝人口膨胀清洁淡水、食物、可耕地能源枯竭石油、天然气、煤、矿产等1)对信息技术提供服务复合材料信息获得敏感器件换能材料信息存储磁记录光记录信息处理芯片封装电路板信息传播光导纤维导波管信息执行机械动作高强高刚人类已经进入了高度信息化的社会

信息技术的每一步发展都与材料息息相关

2)对提高人类生活质量做出贡献材料还深刻地影响着人类的生产生活方式。复合材料的发展，推动了高技术产品的智能化与微型化，从而极大地影响着人类的现代生活、社会结构与文化价值。人类生活的衣食住行中，都与复合材料有着密切的关系。2)对提高人类生活质量做出贡献复合材料衣纺织机械食蔬菜大棚住建筑材料行交通工具改善舒适性轻质高强、隔音隔热墙体门窗、整体洁具飞机车辆、大小船舰高速列车的车体结构提高安全性抗冲韧性、吸收能量汽车保险杠轿车底板自诊断机敏复合材料高层建筑抗地政灾害提高健康水平修复植入人造器官成分设计、调整应力生物相容性人工关节、夹骨板3)在解决资源短缺与能源危机方面的贡献复合材料开发新能源与节约能源挖掘尚未被利用的能源开发海洋与空间使基础设施延长寿命提高太阳能的转换率（光电池、框架）风力发电装置（大型化的叶片、支柱）核燃料（铀分离转子）；潮汐发电基础设施建设的重要性高性能纤维增强混凝土，取代钢筋镁（轻量、阻尼性能好，力学性能差）颗粒增强或晶须增强，扩大应用范围野生植物、无机矿物、电厂烟囱煤灰耐高压、耐海水腐蚀的深海勘探装置（碳纤维增强树脂装置已潜入海下1000m）海上石油平台、空间站、航天器等能源领域轻量化是汽车节能的重要手段,采用轻质高强材料,是实现汽车轻量化重要途径。高性能复合材料的应用使汽车“轻量化”上升到一个新水平。在火车车厢制造领域早已应用复合材料,如双层玻璃钢车厢。随着火车的提速,特别是实现高速列车后,复合材料正成为越来越重要的一类材料。风力发电是新能源中开发较早、应用广、技术最成熟的可再生清洁能源。目前大型风力发动机的叶片基本上由各种复合材料制成,同时复合材料还用在机舱罩、轮毅、塔架等部位。复合材料用于海洋能源的产品有冷水吸水管、发电机叶片、浮筒、阀体、挡波板、喷嘴等。这些产品均利用复合材料的比强度高、耐海水腐蚀、耐盐雾侵蚀、抗海水微生物增长、耐冲击、耐磨损等优点。能源领域地热能源利用一是采暖,二是发电。复合材料在地热能的应用主要是管道,冷却塔,变电设备中绝缘,消声器,隔热、保温设备上,这主要利用复合材料的耐热防腐、比强度高、隔热性好,而且容易制造、安装、修补等优点。储能是合理利用能量的一种方法,它可将剩余能量储存起来供需要时使用。复合材料飞轮是一种很好的储能设备,这就是利用复合材料缠绕制品有很大的环向强度,同时材料密度又很小。复合材料在太阳能利用方面的应用也是多方面,从航天器、卫星上的太阳能帆板、太阳能电池、到太阳能采暖设备、发电设备、空调制冷设备中处处可见复合材料制品,特别是太空太阳能发电站,大部分构件是用碳纤维复合材料制成。由于复合材料的非磁性、隔热和特别适用于低温等优点,可以制成超导线圈支架、超低温容器等。用复合材料制造的离心机转筒,转速高、效率大,是最理想的材料。4）在治理环境中可起的作用复合材料降低污染整体近净成形降低原材料用量节约加工能耗延长设施寿命功能膜支撑网格碳纤维缠绕气瓶废水治理厂管道利用废弃物材料互补矿渣木屑废塑料麦杆稻草野生植物“绿色”材料自然降解提高性能利用天然纤维透明农膜一此性餐具降解后变为肥料或饲料多种固体废弃物高值化利用对多种废旧塑料、粉煤灰、废矿渣、锯末以及农作物秸秆等共混中的不同配比、粒度、辅助剂的协同效应,加工条件和特殊加工设备,使复合材料各种成分能够均匀分散、紧密结合、高填充,并成功研发出系列高附加值产品,如城市给排水井盖、井箅、城市绿化用树池算等市政工程制品,包装板材、托盘、木硅塑建筑模板等建筑工程制品和交通运输制品等,实现了固体废弃物的资源化和循环利用,变废为宝，为构建资源节约型和环境友好型社会作出了积极贡献。“绿色复合材料”完全源于生物质,并能完全生物降解的复合物被定义为“绿色复合材料”。它们可由各种天然/生物纤维和生物高聚物基体，在纳米尺寸上进行调控,复合制成。这类材料的主要优点是环境友好，完全降解，源于可持续性资源，在废弃后不伤害环境，同时能够容易地处置或堆肥。航空航天电子信息建筑汽车农业生物材料体育运动应用举例航空航天特别说明：这里仅仅是对航空航天中所使用的复合材料进行简单介绍；图片来自网络，如有图片与文字说明不相符合的地方，敬请包涵与原谅。航空航天r-4直升机旋翼材料结构技术经历了几个阶段：40年代至50年代为金属木翼混合结构，50年代中期至60年代中期为金属结构，60年代中期至70年代中期为玻璃纤维结构，70年代中期以后发展成为新型复合材料结构。西科斯基身后是他造的r-4直升机

速度为音速5倍的超音速和高超音速客机能容纳250位乘客，飞行速度约11100千米/小时。由于速度快，飞机外壳将发热到350摄氏度，因此要用复杂的碳复合材料来代替原有的材料。飞机需要的燃料将由液体甲烷或液氢代替煤油，加注一次燃料可以飞行1.6万千米。预计2030年这种飞机可以投入使用。

(俄罗斯)美国的无人驾驶飞机完全独立飞行，从起飞到降落均由机上计算机自动控制。飞行高度可达20362米，在空中可停留几昼夜。这种飞机采用了最现代化的超轻复合材料。机翼翼展61米，用环氧树脂的形成蜂窝结构的石墨纤维制造。激光陀螺仪导航装置的内部结构

塑料飞机、全复合材料飞机、折叠式飞机和“人鸟”飞机相继问世，试飞均已获得成功。美国贝奇飞机制造公司制造出世界上第一架全复合材料密封飞机。它使用了耐热性能好的碳纤维层，中间夹有环氧化物。石墨和环氧化物的保护层包裹着一种蜂窝状材料。由2600个部件组成，部件少也降低了发生事故的概率。这种新型复合材料飞机具有重量轻、航速快等优越性。印度研制成功高级轻型直升机，它采用合成材料，如玻璃纤维环氧树脂合成材料，芳族聚酰胺纤维环氧基树脂合成材料等。飞机的主要旋转翼由合成材料制成，飞机生存性能大大提高。此种直升机航速可达250千米/小时，飞机重量约4000千克，总寿命4000小时，实际上很可能长达5000飞行小时。这是一种新研制成功的轻型飞机

俄罗斯苏霍伊军事工业集团制造的S－37“金雕”前掠翼战斗机。是俄罗斯采用新材料和新技术的主要试验机型。S-37“金雕”同时采用了特殊的高级碳纤维复合材料，比常用的铝合金要轻20％。据说机翼还能够弯曲。F—22在机体上广泛使用含热塑(12%)和热作用(10%)的聚合复合材料(KM)。在批生产的飞机上使用复合材料(KM)的比例(按重量)将达35%。战斗损耗率在十年后仅为F—15的二十分之一，维护人员将减半，一个中队20年中的维持成本将比F—15少5亿美元。法国新型第四代“阵风”(Rafale)双发多任务战斗机，采用前置鸭翼、后掠三角翼和单垂尾气动布局，大量采用复合材料。“阵风”战斗机机身结构采用复合材料常规半硬壳式结构机身的50%采用碳纤维复合材料。后机身为碳纤维复合材料，机头整流罩和喷管整流罩为聚芳酰胺纤维复合材料。起落架及发动机舱门为碳纤维复合材料。

印度LCA轻型战斗机“光辉”式战斗机计划的主要技术目标之一就是最大限度地使用复合材料，在批量生产的战斗机上复合材料重量可能将占到整个机身重量的40%以上。这对降低飞机空重、提高载重量及推重比而言非常重要

中国国产第四代

战机

探密

机身许多部位采用碳纤维和玻璃纤维等复合材料，具有重量轻、强度大、耐高温、抗疲劳的优点；还可间接改善飞行性能，降低雷达波反射。大量使用强度大、重量轻的合金和硬质碳纤维和玻璃纤维复合材料。各型复合材料的使用量将占整机材料的20％－40％。普遍使用高性能复合材料等新型材料，以降低自身重量，增大发动机的推重比。新型材料一般是指添加了石墨的碳纤维复合材料和添加了钛、镁或锂的铝合金材料。TAG公司推出全复合材料机体无人直升机

这种新型直升机采用全复合材料机体，在它们的结构和设计上具有独特性。这种全复合材料机体对于垂直起落无人机尚属首次。复合材料结构使该无人直升机具有极轻的重量和极高的强度，从而使它们性能先进、有效载荷大和耐航性长。

火箭运载火箭的构造中推进剂贮箱段用材要求越轻越好，还要有尽可能高的强度，不易破裂，一般多采用高强度铝基复合材料制成。中国“长征”2号e的有效载荷舱

液体火箭发动机主要由燃烧室和喷管、涡轮泵和活门自动器等三大部分组成。燃烧室和喷管可使推进剂在室内燃烧，产生3000摄氏度以上的高温和30—200个大气压的高压气体，高速从喷管喷出，形成强大的推力。这些结构要承受如此的高温、高压必须采用高强度的耐热复合材料，并附有强冷却系统。阿丽亚娜航天公司研制的“阿丽亚娜”火箭上的一级助推器的冷却系统，由德国为其制造

美国的锡奥科尔公司研制出了一种低成本的70毫米复合材料壳体火箭发动机，准备替换九头蛇70无制导火箭系统使用的MK66火箭发动机。这是复合材料壳体发动机首次用于战术武器系统。

这种新型发动机是根据美国陆军的一项合同研制的。采用复合材料壳体是为了增大非敏感弹药的装药量，可承受的内压达7兆帕，安全系数是目前水平的4到5倍。这样，可以根据作战需要，增大飞行速度或射程。火箭弹采用这种复合材料壳体发动机比采用现有的MK66型发动机其速度要快三分之一。

目前已经交付了700台复合材料壳体发动机，并通过了鉴定试验。1998年1月，6枚装有九头蛇M-225战斗部的火箭弹从复仇者地面发射系统发射，攻击位于1公里以外的目标卡车。试验表明，这些复合材料壳体发动机与九头蛇系统的战斗部是匹配的。1998年10月底前有150枚火箭弹从AH-64直升机上发射，1999年全部完成鉴定试验。

如果这种基本型复合材料壳体及发动机能够在AH-64阿帕奇直升机上通过鉴定试验，其速度、射程和其它作战性能可以进一步提高以满足多种小直径火箭发动机的要求。未来航天飞机什么样?

航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再进入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。开发了一种新型的气塞式火箭推动器，以使飞行器以18倍音速的速度飞行，同时，为减轻重量，采用新式的质量较轻的复合材料制造。我国成功利用复合材料制造卫星实现卫星瘦身

航空航天器应用复合材料，既可获得金属般的刚度和强度，又可大大减轻自身的重量。20世纪80年代中期，复合材料开始应用于我国卫星的研制中。卫星承力筒是卫星内部的一个圆柱形结构件，它承载着卫星的全部重量。20世纪80年代，我国自行设计制造的东方红三号通信卫星，是首次把复合材料用于主承力筒结构的卫星。泡沫材料摧毁"哥伦比亚"号获新佐证

美国“哥伦比亚”号航天飞机事故调查委员会近日公布的测试结果，为泡沫材料撞击导致该航天飞机解体坠毁提供了新证据。“哥伦比亚”号发射升空后不久，其外部燃料箱外的泡沫材料发生脱落，并击中航天飞机左翼。事故调查人员已基本认定，“哥伦比亚”号左翼出现孔洞，使得超高温气体进入，最终导致这架航天飞机在重返大气层时解体坠毁。有关技术人员的最新测试显示，泡沫材料撞击确实有可能造成航天飞机机翼产生孔洞。能源,信息

电子信息材料发展趋势

光电子材料向纳米结构、非均值、非线性和非平衡态发展。光电集成将是21世纪光电子技术发展的一个重要方向。光电子材料是发展光电信息技术的先导和基础。材料尺度逐步低维化———由体材料向薄层、超薄层和纳米结构材料的方向发展，材料系统由均质到非均质、工作特性由线性向非线性，由平衡态向非平衡态发展是其最明显的特征。信息传感材料是具有信息获取、转换功能的材料，包括多种半导体、功能陶瓷、功能高分子和光纤材料。与早期的机械结构和电气结构型传感器相比，体积小、生产成本低。设计、合成具有新的物理、化学敏感功能，特别是具有生物和复合功能的新材料，进一步提高材料的敏感度和反应滞后及恢复速度，是追求的主要目标。充分利用太阳能的新材料太阳能取之不尽，用之不竭关键在于转化效率现在的光电材料的转化率仅约12％如果能够提高到50％……

澳新型聚光太阳能光伏发电装置光电转换率达35%

相对便宜的太阳能电池板往往效率很低，无法生产出足够的电能；而高效的太阳能电池板却又十分昂贵，无法在普通消费者中推广。“绿金能源”公司研制的“太阳球”很好地解决了这一问题－－它可为那些生活在山区的居民提供充足且廉价的电能。据介绍，“太阳球”使用的光电转换装置的工作效率高达35％，并且其面积只有大约1平方厘米。“提高了量产性”日本斯大精密展出燃料电池新微型泵

在2005年11月9日～11日于日本科学技术馆举行的“第16届微机械展”上，日本斯大精密（StarMicronics）展出了面向笔记本电脑的设想用于燃料电池的燃料供给等的微型泵。除改变了膜片及阀门使用的材料外，还通过改进内部构造，增加了无需改变外形尺寸即可提高最大流量的型号。

材料方面，膜片采用COC(环烯烃共聚物)树脂，阀门采用EPDM(三元乙丙)橡胶。而原来所有部件使用的均是聚丙烯树脂。与聚丙烯树脂相比，COC树脂及EPDM橡胶材料在成形后形状的稳定性较高，提高了产品的成品率。要想实现燃料电池的实用化，就需要提高燃料供给用的微型泵的量产性，因此在材料上加大了研究力度。压水核电站气冷核反应堆

核聚变反应器的第一壁材料核聚变反应的炉壁材料用于核聚变反应的氕、氘、氚的资源可以供人类使用上亿年。控制反应速度。找到安全可靠的炉壁材料。（不泄漏、无后遗问题）风能有望成为中国第三大发电电源

如果充分开发，中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量，风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。截至2004年底，中国有43家风电场，安装1291台风力发电机组，并网风力发电装机容量为76万千瓦，名列世界第十，亚洲第三。过去三年中，中国风电装机容量增长速率逐年递增，分别为16.4％、21.1％和34.7％。风力发电叶片最大尺寸:每个叶片的重量为50吨.电缆桥架交通运输汽车城市交通汽车工业用新型复合材料技术

欧文康宁（Owens

Cornig）公司汽车开发业务部和拜耳（Bayer）公司聚氨脂部联手开发玻璃纤维增强聚氨脂复合材料，代替汽车结构件上的传统材料。

为扩大复合材料在汽车领域中的应用提供了一种新的途径。已经用整体模塑复合材料卡车箱证明了这种复合材料是替代传统金属制品的一种新途径，这种卡车箱已经在GM

Silverado上得到大规模应用。

这种卡车箱比金属轻而且也更耐用，能为汽车制造商降低成本，而且性能使用户受益。复合材料将主导我国汽车零部件市场

当前，从汽车零部件发展趋势来看，零部件正向着模块化设计方向发展。零部件模块化可以大大减少零部件组装量，有利于增强汽车轮廓的流线性。而复合材料无疑为汽车轻量化和模块化提供了前提条件，并逐步向结构复杂且大型部件方向拓展，促使汽车零部件开发和生产成本的进一步降低。随着汽车轻量化的强烈要求，以及总体生产成本下降的需要，将促进复合材料成型关键技术及其产业化应用，将是以后研究的重要方向。汽车储气罐纳米复合材料用于汽车业

现在，塑料纳米复合材料已经广泛用来用来制备汽车部件。美国Nobel聚合物公司生产的含6%纳米粘土的PP纳米复合材料，已替代30%玻纤增强PP复合材料，用于制造Honda（本田）汽车公司2004年推出的AccuraTL型轿车的座位支架。该公司今年纳米复合材料的销售目标为3000－4000吨。美国南方粘土公司也已开始向GM（通用汽车）公司供应纳米复合材料，用于做汽车外饰件。Basell（巴塞尔）公司开发的PP纳米复合材料则已用于Impala牌汽车的边板部件。回顾百年汽车之最

最节油的汽车。1994年，日本本田汽车公司的一个汽车科研小组，创造了世界节油新纪录：仅耗1升汽油而行驶了3000公里的路程。该车装用排量为0.043升的单缸发动机，车身由超轻型碳纤维增强复合材料制成，整个汽车自重仅28公斤。世界上最美的汽车

05年10款最昂贵汽车

比五星级酒店更豪华的超级房车

奥迪A8L6.0W12Quattro防弹车

全球最冷门超级跑车

汽车业发展依靠三大“法宝”

汽车的未来靠新材料支撑

环保、轻质、节能是未来汽车发展主题，汽车的未来靠新材料支撑，汽车轻量化也成为当前汽车技术的主要发展方向。研究表明，轿车重量减轻10％，燃油消耗可减少6％。减轻汽车的自重，是降低油耗、节约能源、减少汽车排放的最有效途径。汽车轻量化水平的高低已成为汽车工业可持续发展的核心问题，而要实现轻量化新材料在自主开发车型中的应用，必须掌握汽车新材料等技术。汽车材料是汽车品质的基础，汽车技术的发展在很大程度上依托于汽车材料的发展。要研制更经济的汽车，就必须使用更轻便的材料。21世纪的汽车工业中，材料将会取得突飞猛进的发展，材料技术将推动汽车工业的发展，目前一批新型汽车材料如稀土金属、记忆金属、泡沫铝材、稀土永磁材料、高性能复合材料等在快速发展的汽车工业中已经得到越来越广泛的应用。材料技术如果不发展，汽车技术就得不到快速发展。车站复合材料在建筑工程上的应用

阿尔伯泰河口复合材料桥

用先进复合材料制造的，世界上第一座箱式承托桥，已在１９９２年１０月在英国阿尔伯泰河口正式建成使用。这座跨度为６３米，总长为１１３米的复合材料桥，系采用多孔拉挤件构成，在结构体系、建桥材料及其建造等方面，都有其独特的创新。该桥由ＡＣＣＳ（莫塞结构塑料先进复合材料系统）构成，不但具有传统结构的特点，而且在承受震动方面，有它的优异性能。自该桥建成以后，经受了长期的风和水流冲刷浸蚀，性能仍然完好。这种复合材料结构桥具有如下的特点：

１、选用了不设中间支撑的结构形式及体系，可以承受跨度较大，河水快速流动和突发性的事件；

２、可利用环氧粘结技术，进行现场安装施工，并确保整体桥的最佳性能；

３、复合材料部件组分含量选用最佳配比，并采用多孔结构形式；

４、材料颜色可根据环境的情况，进行本体着色；

５、材料本身很轻，易于安装，６个学生利用８个星期的假期，就可安全地安装而成；

６、复合材料桥梁几乎不需要维护，减少了大量的维修费用。

复合材料在建筑工业中的应用

树脂基复合材料的建筑性能

（1）材料性能的可设计性。复合材料的性能可根据使用要求进行设计。由于复合材料的重量轻，制造方便，对于大型结构和形状复杂的建筑制品，能够一次成型制造，提高建筑结构的整体性。

（2）力学性能好。复合材料的力学性能可在很大范围内进行设计，由于选用的材料不同，增强材料的铺设方向和方向差异，可以获得性能判别很大的复合材料，如单向玻纤增强环氧复合材料的拉伸强度可达1000MPa以上，比钢（建筑钢）的拉伸强度还高，选用碳纤维作增强材料，制得的树脂基复合材料弹性模量可以达到建筑钢材水平，而其密度却比钢材小4～5倍。更为突出的是树脂基复合材料在制造过程中，可以根据构件受力状况局部加强，这样既可提高结构的承载能力，又能节约材料的减轻自重。树脂基复合材料的建筑性能

（3）装饰性好。树脂基复合材料的表面光洁，可以配制成各种鲜艳的色彩，也可以制造出不同的花纹和图案，适宜制造各种装饰板、大型浮雕及工艺美术雕塑等。

（4）透光性。透明玻璃钢的透光率达85%以上（与玻璃相似），其最大特点是不易破碎，能承受荷载。用于建筑工程时可以将结构、围护及采光三者综合设计，能够达到简化采光设计，降低工程造价之目的。复合材料的建筑性能（5）隔热性建筑物的作用是能够防止由热传导、热对流引起的温度变化，给人们以良好的工作和休息环境。一般建筑材料的隔热性能较差，例如普通混凝土的导热系数为1.5～2.1W(m·K)，红砖的导热系数为0.81W(m·K)，复合材料的夹层结构的导热系数为0.05～0.08W(m·K)，比普通红砖小10倍，比混凝土小20多倍。

（6）隔音性隔音效果好坏是评价建筑物质量的标准之一。但传统材料中，隔音效果好的建筑材料往往密度较大，隔热性差，运输和安装困难。复合材料的隔音性能虽然不很理想，但它有消逝振动音波及传播音波的作用，经过专门设计的夹层结构，可达到既隔音又隔热的双层效果。复合材料的建筑性能（7）电性能玻璃钢具有良好的绝缘性能，它不受电磁波作用，不反射无线电波。通过设计，可使其在很宽的频段内都具有良好的透微波性能，对电通讯系统的建筑物有特殊用途，如可用于制造雷达天线罩和各种机房。

（8）耐化学腐蚀玻璃钢有很好的抗微生物作用和耐酸、碱、有机溶剂及海水腐蚀作用的能力。特别适用于化工建筑、地下建筑及水工建筑等工程。

（9）透水和吸水性玻璃钢吸湿性很低，不透水，可以用于建筑工程中的防水、给水及排水等工程。建筑用树脂基复合材料的应用情况（1）承载结构用作承载结构的复合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基础、承重折板、屋面板、楼板等，这些复合材料构件，主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢-复合材料楼房大板结构。

（2）围护结构复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板，各种不同材料复合板，整体式和装配式折板结构和壳体结构。用作壳体结构的板材，它既是围护结构，又是承重结构。这些构件可用作工业及民用建筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。

（3）采光制品透光建筑制品有透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等，主要用于工业厂房、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩墙面采光等。

（4）门窗装饰材料属于此类材料制品有门窗断面复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等，一般窗框型材用树脂玻璃钢。复合材料门窗防水、隔热、耐化学腐蚀。用于工业及民用建筑，装饰板用作墙裙、吊顶、大型浮雕等。

（5）给排水工程材料市政建设中给水、排水及污水处理工程中已大量使用复合材料制品，如各种规格的给水玻璃钢管、高位水箱、化粪池、防腐排污管等。建筑用树脂基复合材料的应用情况（6）卫生洁具材料属于此类产品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各种整体式、组装式卫生间等，广泛用于各类建筑的卫生工程和各种卫生间。

（7）采暖通风材料属此类复合材料制品有冷却塔、管道、板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。工程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、防腐风机罩等。

（8）高层楼房屋顶建筑如旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌和广告物等。

（9）特殊建筑大跨度飞机库、各种尺寸的冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太阳能房、充气建筑等。

（10）其它复合材料在建筑中的其它用途还很多，如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等。塑木复合材料在园林建筑中的应用

木材，和土、石一样，可能是人类最早拿来建造房屋，修路搭桥时使用的材料，直到现在，因为材料的易得，灵活的加工特性和天然的特质，木材，仍然是园林建筑工程中不可缺少的材料之一。但作为天然高分子材料，在自然环境，尤其是和水接触或处在潮湿环境中时，空气的流动、温度的变化、微生物的腐蚀，会让木材很快腐蚀，丧失起使用功能。人们为了延长木制品的使用寿命，不得不进行烘干、防腐、油漆扽二次处理，大大增加了维护成本。WPC因为有塑料的介入，隔离了木质组分和环境的接触，从根本上克服了木材这一缺点，国内外的WPC公司，据称其产品可保10－50年，在潮湿环境和近水环境中，WPC迅速地被关注和使用。上个世纪末，美国海军投入了大笔费用，研制了用于港口、码头的塑木护栏材料，揭开WPC在近水建筑使用的序幕。日本将WPC用于浴室铺板，是WPC适应潮湿环境的范例。在海滨、湖泊、河道旁边，WPC材料的大量使用，构建了众多美仑美奂的建筑案例。塑木复合材料的突出优势1、理化性能:塑木复合材料的物理性能可与硬木相媲美，而其防水、防虫蛀、耐化学品腐蚀性以及耐侯性是一般木材无可比拟的。

2、加工性能:塑木复合材料可以根据需要制作成较大的规格以及十分复杂的形状，这些非人工所能及；并通过无机颜料制作需要的颜色，不需要油漆。

3、性价比:塑木复合材料操作简便，免维护，使用寿命是木材的5倍以上，年均使用费用仅为木材的1/2~1/3。

塑木复合材料的环保性能1、原材料:充分回收利用了塑料和木纤维，消除白色污染，减少浪费

2、无毒害:经过170℃高温加工，且不使用油漆等，产品无毒无害

3、可回收:到了使用年限后，材料可以重新回收利用，没有二次污染

21世纪的新型节能环保材料

高密度复合材料我国是森林资源十分匮乏的国家，年木材缺口高达300万立方米，更加大了市场对代木材料的需求。新型高密度复合材料，主要工艺原理是以稻草、麦秸、棉花杆、玉米杆、甘蔗渣、竹屑、芦苇杆、木屑等农业废弃物作原料，以聚乙烯、聚丙烯及其废弃物，如汽水瓶、可乐瓶、矿泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制品的城市废弃物（白色垃圾）等作粘合材料，在一定工艺条件下合成。被联合国工业发展组织（UNIDO）誉为“21世纪新材料”。21世纪的新型节能环保材料

高密度复合材料特点是不使用木材，可以保护生态环境，缓解了实行天然林保护后木材缺乏的问题；利用废弃物，使得物尽其用，节约能源，保护环境；无毒无害，没有尿素和甲醛的成份，不会对人体产生危害；产品密度高，强度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厌氧菌、霉菌、甲虫、白蚁、蛀虫等生物的侵害和海水的腐蚀，而该工艺生产的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蚀；属于无三废工艺，可多次回收废料并反复利用，节约并降低成本；产品有很强的可塑性，可根据用户需要，替换不同的模具或模板，直接生产出各种各样的板材和型材，有极大的市场价值；防火性能好，有良好的阻燃性能。高密度复合材料技术的实现不仅解决了农业废弃物和城市废弃物的污染排放问题，还节省了有限的林业资源，必将对我国的21世纪的环保产业产生巨大影响。西欧复合材料在建筑上的应用概况

西欧复合材料在建筑上的用途以建筑电气和屋面材料为主，这一点与日本以卫生设备为主不同。下面是西欧复合材料在各种建筑用途中的比例：

建筑电气：23%

屋面材料：20%

工业基础设施：19%

卫生设备：11%

其它用途：9%

地面覆面材料：8%

建筑物立面贴面材料：6%

装饰和建筑学用途：4%

此外，玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的应用以汽车为主，它的市场份额超过55%，其次是电气、电子工业和家用器具工业。这三项用途占玻璃纤维增强聚酰胺复合材料全部用途的95%以上。

爬梯农业复合材料大棚骨架是多种化工原料机制而成，具有钢的质量。竹杆的韧性。又有塑料般的防水性能和柳条般的弯曲弧度。骨架坚固耐用，耐潮、耐腐蚀，抗老化。它较钢架不生锈。较竹木坚固耐用，尤其是克服了钢架的糊炕和锈水滴落菜心．花心现象，使棚内收成加大，更延长塑料膜的寿命，增加了大棚的安全性。

复合材料大棚骨架，用途广泛。不仅用于蔬菜大棚，种植、养殖，还可用于草原蒙古包的搭建等。骨架，可按所需跨度定形生产，可生产直杆．随时弯，便于运输安装。接产单位或个人，中心可去技术人员实地安装机械；调试生产，直到出合格产品。传统的大棚骨架传统的大棚骨架材料大致可以分为三类：一类是最传统的竹木材料。这一类材料具有成本低廉的优点，但其寿命短、强度低、有效使用空间小等局限性。首先，强度低的缺陷使其很难承受草毡等覆盖物的重压，许多农户因为积雪压塌大棚而损失惨重；其次，棚内空间狭小，需要支柱支撑，导致寸土寸金的大棚内有效使用面积造成巨大浪费，机械化操作尤其不方便；再次，竹木材料一般20年就需要更换。上述几个缺点导致的结果是：使用这种材料并不经济。因此，近两年来，许多农户已不再使用竹木材料，开始是积极主动地寻求新材料对大棚进行更新换代。第二类是金属材料的大棚骨架。这一类在强度、使用寿命等方面明显好于第一类，但其成本较高，一般每亩地需要0.8—2万元左右。此类材料的价格一般农户难以承受，使用者多是一些地方政府或实力雄厚的农业公司。而且，金属材料也多存在锈蚀、易损伤薄膜等弊端。第三类是有机材料，多是进口产品或使用进口设备生产的产品，其实用性较好，但价格也较高。目前此类产品市场上尚不多见。蔬菜大棚新型大棚材料一种大棚骨架采用无机材料为主要原料，按科学配方经机械模具加工制作而成，可完全代替钢木材料。骨架单根重量仅是同等水泥骨架的一半，抗高温耐低温防腐蚀，使用寿命可达到10年之久，而且棚内完全无支柱，便于耕作，节省空间，每亩的生产成本仅为金属骨架的三分之一左右、水泥骨架的五分之三左右，可广泛应用于种植业和养殖业。具有“成本低、用材独特、重量轻、适用面广、无污染、强度高、使用寿命长、空间大、无支柱”的特点。新型复合材料大棚支架硬度胜过水泥、韧度强过竹子、使用寿命比金属更长、易运输、易安装的新型复合材料大棚支架，研制成功并投入使用，这种造价低廉、生产安装简单、坚固耐用、抗冻耐热、耐水防腐的大棚支架，采光面积大，升温快，保温久，比普通大棚温度高3℃～5℃，选用10多种市场上易购易得的化工原料，经科学配方，严密设计，合理加工而成，其强度、硬度、耐压、张力、拉力、耐腐蚀、耐水、防冻等各项指标均符合生产要求，使用寿命10～15年，比钢架还长，且生产成本低廉，所有模具、配方、机械设施总投资不超过5千元，每667m2大棚支架只需2千多元，适用于普通农民反季节栽培瓜菜、花卉、林果、树，是目前国内较为理想的大棚支架。生体材料

美国防务青睐十大技术

先进多功能材料技术：高分子纤维材料、纳米材料等多种新型材料的使用正在极大地提高士兵生存力和战场适应力。如今已有的功能各异的各种作战服就是最好说明。据英国《新科学家》杂志透露，美国的阿拉莫斯国立实验室已经研制出了一种新型智能防护衣。这种防护衣在具有放射性和有毒性的生物介质中会自动发出报警信号。专家们预测，未来几年内先进的多功能材料将进一步被使用。例如，变色纤维能更准确地根据特殊场所、季节和时间进行伪装。轻型复合材料将改进人体装甲并拯救生命。远程生理状况监视将使指挥人员能够了解士兵的确切身体现状。研究者也在探索能够增强士兵体力的技术。生物医用材料的研究进展

复合生物材料，有效解决材料的强度、韧性及生物相容性问题，目前研究较多的是：合金、碳纤维/高分子材料、无机材料开发新型医用合金材料,生物适应性优良的Zr、Nb、Ta、Pd、Sn合金化元素被用于取代钛合金中有毒性的Al、V等，生物亲和性显著提高，,耐蚀及机械性能也有较大改善，在脊椎校正、断骨固定等方面有特殊的应用。以纳米颗粒作为药物和基因转移载体，将药物、DNA和RNA等基因治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，同时也在颗粒表面耦联特异性的靶向分子，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向性药物和基因治疗。可植入人体骨内的高分子复合材料

目前使用的骨折内固定材料主要是金属材料和进口高分子材料。金属材料存在骨组织的力学性能不匹配、须二次手术取出和易感染等缺陷，而进口高分子材料则由于在X光下不易显影以及价格昂贵等原因未能在国内推广。研究利用国产原料制备出聚乳酸/羟基磷灰石（PDLLA/HA）复合材料，不仅具有良好的生物相容性和一定的力学强度，而且克服了同类材料在普通X光下不显影的弱点。近两年来，解放军203医院“服乳酸/羟基磷灰石可吸收固定件手术治疗关节周围松质骨骨折”19例临床疗效较为理想：全部病例骨折均固定至愈合无移位，无伤口感染，肢体功能恢复良好。证实能与动物骨骼一起生长

人造骨复合材料将在人体进行临床实验

研制的人造骨复合材料，证实能够有效地与动物体内的骨骼生长在一起。

中央医院进行的一项动物临床实验显示，移植入猪只大腿骨的复合材料(composite)已经和骨骼组织生长在一起。

在另一个实验中，复合材料被植入脊椎骨之间，以取代损坏的椎间盘。医生解剖了猪只后发现，复合材料也充分发挥了人造椎间盘的角色。

体育运动

复合材料“造就”奥运会冠军

奥运会冠军人人敬佩，但很少有人想到他(她)们使用的高科技体育器材的作用，环氧复合材料就是其中重要的一种，它曾“造就”奥运冠军。

体育用品材质的优劣对于提高运动成绩的作用是人所共知的。如今，很多运动如自行车、羽毛球、高尔夫和滑雪等，其设备制造商常常利用先进材料提升产品性能，从而实现运动成绩的提高。在悉尼奥运会上，美国花220万美元，由技术专家和体育用品厂商来设计新的运动体育用品，以巩固其在世界竞技体育上的领先地位。

如获得男子自行车公路赛冠军的德国著名车手乌尔里希的“坐骑”是用碳纤维环氧复合材料做的支架，质量仅7.5千克。碳纤维环氧增强塑料复合材料除了能做羽毛球拍、网球拍外，在其他体育用品方面也有体现，比如高尔夫球杆、自行车架、钓鱼竿以及复合材料赛车、游艇等。体育用品考验复合材料

资料显示，目前体育用品产业是仅次于国防工业率先使用先进塑料复合材料最多的产业。上世纪70年代以前，羽拍的材料几乎全是木材和钢管的天下，后来采用了铝合金，而如今完全是新材料的世界，如高强度碳纤维增强塑料复合材料等，因为这些材料更轻、更强、更耐用，也能吸收更多的振动，同时让球拍制造商在球拍的硬度、球感、击球性能的设计上有更大的发挥空间。碳纤维增强环氧树脂复合材料的比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中几乎是最高的。在强度、刚度、质量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。一只用碳纤维增强塑料复合材料生产的网球拍，质量仅为200克，只有木质球拍的一半。碳纤维增强塑料复合材料除了能作羽毛球拍、网球拍外，在其他体育用品方面也有体现，比如高尔夫球杆、自行车架、钓鱼竿以及复合材料赛车、游艇等。在足、篮、排三大球身上，我们也会捕捉到复合材料的身影。2002年世界杯的指定用球———‘飞火流星‘就采用了拜耳公司研制的聚氨酯合成泡沫制作。另外，球体的外层是用一种特别耐磨的聚氨酯材料制成的，使得球体能够在特别恶劣的条件下使用。当NBA成为一个国际体育界知名的商业品牌时，聚氨酯材料的篮球鞋可谓独领风骚，备受全世界球迷青睐。研究表明，运动时，运动鞋要承受相当于人体重量5～6倍的力量，因此运动鞋质地的好坏直接影响运动员的奔跑及弹跳能力。现代篮球鞋多以人造鞣皮及轻质透气的网眼织物组成鞋面，整个鞋底多为聚氨酯材料制成，配以符合篮球运动规律的花纹，使运动员在运动时更显灵活、迅捷。与此同时，PVC、PU篮球及高级合成革沙滩排球的相继问世，更为运动员和体育运动爱好者带来了福音。PVC篮球所用材料是聚氯乙烯人造革，它的外皮经过防水处理，性能优于橡胶球，是室内外两用球，适合广大中小学生和初学者使用。出于对环境问题、资源问题的考虑，今后的体育用品还将由易于回收利用的热塑性塑料复合材料所制造。例如目前生产6000万打高尔夫球，质量为2万吨，现在研究人员正在高尔夫球的球芯部位试验用热塑性塑料取代原橡胶制品，不久将推向市场。随着体育运动对运动器材越来越苛刻的要求，将先进的塑料复合材料运用到体育用品中来是21世纪体育用品产业发展的主流。空中翻转身体粉色装束上阵上下翻滚如银狐如蛟龙从天而降旅游帐篷保龄球复合材料新的生长点与领域

1.未来复合材料发展的新领域该领域的科学性满足时代的需求体现特色与优势1）功能、多功能、机敏、智能复合材料2）纳米复合材料3）仿生复合材料

复合材料的可设计度大，更适合于发展功能材料。复合材料所具有的复合效应也为功能材料的研究与开发提供了广阔的途径。功能复合材料电功能磁功能光功能热功能化学功能机械功能导电压电超导绝缘吸波屏蔽半导电软磁硬磁屏蔽磁滞磁流体透光滤光变色光屏蔽声功能吸声声纳导热防热阻燃耐热蚀吸附分离抗腐蚀催化催化阻尼减振自润滑耐磨密封防弹（1）功能复合材料（2）多功能复合材料多功能复合材料成分多元化与自由度成分与组织的可设计性多种功能之间的复合力学性能与物理性能的复合

军用飞机的自我保护的隐身功能：将机壳的吸收电磁波与高强度密切结合。

兼有吸收电磁波、红外线等功能。（3）机敏复合材料机敏复合材料传感功能材料

命令执行功能材料外部环境主动响应有希望得到应用的领域：国防尖端技术、建筑、交通运输、水利、医疗卫生、海洋渔业等。节省能源、减少污染、提高安全性。自诊断、自适应、自修复（4）智能复合材料是功能复合材料的高级形式机敏复合材料+自决策能力具有人工智能系统可对外部信息详细分析并做出决策指挥执行材料做出优化动作传感部分与执行部分具有高的灵敏度、精确度和响应速度是本世纪所追求的目标2）纳米复合材料纳米效应

纳米粉末的原子主要集中在表面，当颗粒尺寸为2nm时，80%的原子位于颗粒表面。量子尺寸效应宏观量子隧道效应表面效应界面效应力学性能光学性能磁学性能热学性能电学性能纳米复合材料在纳米尺寸上，新材料可以拥有自己特性，把新材料制成复合材料时，其功能就更加强大了。例如纳米复合材料具有强的抗辐射能力，其关键在于组成复合材料的不同物质层与层之间的界面。当不同的物质层越来越薄时，不同物质间的界面就决定了复合材料的特性。不同物质的界面使得复合材料表现出了原组成物质所不具备的新奇特性。理想的纳米复合材料不仅能抗辐射损伤，它自己也不会通过吸收中子成为放射性物质。纳米复合材料已经用来制作“多重接面”太阳能电池。该电池的每一层能够捕获太阳能光谱中特定的颜色。这比仅仅转换部分光谱的传统太阳能电池有效多了。运用纳米复合材料的多重接面太阳能电池有望在十年内把转换率提高到50%。复合材料的纳米结构也能使较轻的材料拥有很大的机械强度。已经广泛应用在生产制造业，用来生产汽车和飞机，风电和潮汐发电的涡轮叶片。将提高效率，延长叶片的使用寿命，并且改善发电系统。3）仿生复合材料经过亿万年的演变进化，形成具有机构复杂精巧、效能奇妙多彩的功能原理和作用机制。出现了许多结构合理，性能优异、具有复合材料组织特点的天然材料。天然复合材料是具有环境意识材料的完美范例,而且天然材料还具有人工合成复合所无法比拟的优化设计。天然复合材料的主要成分有蛋白质、聚糖、矿物质及水,但却组合出成千上万种性质各异的复合材料。

3）仿生复合材料向天然材料学习竹子：管式纤维、外密内疏、正反螺旋形排列贝壳：无机质与有机质层状交替叠层，高强韧骨骼：表面坚硬光滑，内部疏松的粘弹性体树木：定向排列的纤维结构，长寿命的秘密藤、蔓、稻草：天然的优质纤维材料适应自然环境、优胜劣败、信息丰富、道理深奥。非常值得复合材料科学工作者学习。仿生复合材料biomimeticcompositematerials，是参照生命系统的样式和器官材料的规律而设计制造的人工复合材料。关于天然生物材料的近代仿生分析始于20世纪70年代初期。80年代后期出现复合材料“仿生设计”的提法。直至90年代初期才逐步出现参照生物材料的规律设计并制造的人工复合材料。仿生复合材料是向天然生物材料寻找启发和模拟制造，从材料科学的观点对天然生物材料进行观察、测试、分析、计算、归纳和抽象，找出有用的规律来指导复合材料的设计和研制。①纤维的形态与结构。典型的纤维具有渐尖的末端，与宽度相比显得非常细长，通常是厚壁的，只具有很小的胞腔，是高分子以定向排列形式组成的材料。生物体的纤维大体分为植物性纤维和动物性纤维。前者由无数酪单元长链构成，是葡萄糖的聚合物;后者是蛋白质聚合物，包括胶原纤维、弹性纤维和网状纤维。木纤维的细胞壁是一个典型的复合结构，由相当于钢筋的微纤丝、相当于石料的木质素和相当于水泥的米纤维素组成类似于钢筋混凝土的结构，既有强度，又有韧性。②纤维在基体中的排列。植物体内纤维成束或成环状地存在于皮层和韧皮部内，成群或分散地存在于木质部与韧皮部之中。纤维的走向大多与主轴一致，如木材、竹材等。但叶子、果实、节子中纤维的走向就多种多样。叶脉中维管束的分布和排列具有分叉结构，对管网设计有重要参考价值。动物纤维的走向也各不相同，如有些骨板纤维成螺旋状排列，使骨质有较高的强度和韧性。③生物复合材料的功能适应性。一定生态环境中长期存在的生物，必然具有最适应环境的结构，即其构造符合某种最佳设计。自然进化的趋势是用最少的结构材料来承受最大的外力。在外形上很不规则，内部组织分布又很不均匀的骨骼结构都是一个理想的等强度最优结构，而且是一个具有反馈能力的控制系统。如果外力增加，截面上与之平衡的应力也相应地增加，这种刺激使其截面积和单位面积承载能力均增加;反之，则出现相反的变化。④生物复合材料的创伤愈合。生物有机体的显著特点之一是具有再生机能，受到损伤破坏以后机体自行调整愈合创伤。如树木嫁接，在砧木和接穗的切面上靠近切口处的完整细胞逐渐变大而分裂，产生许多细胞(称细胞增生)，砧木和接穗的愈伤组织互相混合，形成维管束形成层，从而使二者的木质部和韧皮部连接，达到再生目的。基础理论,设计与制备方法,开拓与创新复合材料迅速且稳步发展的前提深入研究基础问题提高设计水平创造新的制备方法1）复合材料的基础理论问题界面界面的重要性复合材料中特有且重要的问题性能受界面组织结构的影响极大研究内容对界面结构进行仔细的考察提高与完善表征方法优化设计与界面改性充分认识界面应力功能材料的界面的功能传递行为2）新的设计与制备方法新的设计方法计算与信息技术的高度发展虚拟设计计算机模拟新的制备方法新制备技术：树脂迁移膜塑法、含增强体的注射成形、电子束固化新的复合技术：原位复合自蔓燃高温合成梯度功能材料我国复合材料的现状

我国于1958年即开始建立复合材料工业，当时也是以军工需要为主，由此推动了玻璃纤维增强聚酯、环氧和酚醛树脂的通用复合材料问世，70年代又开始发展以碳纤维和芳酰胺纤维为增强体的先进复合材料，用以与“两弹一星”配套。复合材料虽然受到有关国家部门的重视，但发展很不平衡，特别是原材料的配套问题更为突出，加上过去工业基础薄弱所以迄今的总产量约为8万吨，尚低于我国台湾地区的产量，特别是先进复合材料更为逊色。然而在复合材料基础研究方面，无论在宽度和深度上虽不能列为先进，但能与发达国家对话。在国际学术会议上能占靠前的席位，并受到一定的重视。我国复合材料发展处理的问题。

1）复合材料创新

复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用，具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年，亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%，目前亚洲人均消费量仅为0.29kg，而美国为6.8kg，亚洲地区具有极大的增长潜力。2）聚丙烯腈基纤维发展我国碳纤维工业发展缓慢，从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看，发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。3）玻璃纤维结构调整

我国玻璃纤维70%以上用于增强基材，在国际市场上具有成本优势，但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距，必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡，推进玻纤与玻钢两行业密切合作，促进玻璃纤维增强材料的新发展。4）开发能源、交通用复合材料市场

清洁、可再生能源：包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器；汽车、城市轨道交通：包括汽车车身、构架和车体外覆盖件，轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等；民航客机：主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%，主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。我国未来20年间需新增支线飞机661架，将形成民航客机的大产业，复合材料可建成新产业与之相配套；船艇：主要为游艇和渔船，我国复合材料特有的优点仍有发展的空间。5）纤维复合材料基础设施应用国内外复合材料在桥梁、房屋、道路中的基础应用广泛，与传统材料相比有很多优点，特别是在桥梁上和在房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场广阔。6）复合材料综合处理与再生重点发展物理回收（粉碎回收）、化学回收（热裂解）和能量回收，加强技术路线、综合处理技术研究，示范生产线建设，再生利用研究，大力拓展再生利用材料在石膏中的应用、在拉挤制品中的应用以及在SMC/BMC模压制品中的应用和典型产品中的应用。面临21世纪复合材料发展的机遇，我国应及早制定出切实的对策。并加大资金投入力度，完善原材料的配套体系，在此基础上瞄准国际发展前沿，特别是用于建材的复合材料国际上刚起步，我国应迎头赶上，才不致落后。另外在各种新型多功能、纳米、机敏与智能、仿生等复合材料方面应有计划地组织安排形成强有力的研究-生产群体，避免过去普遍存在的低水平重复和研究与生成的脱节，同时重点放在使之产生实用性效果，并发展高附加值产品上，提倡有限目标，不铺摊子，要追求创新和形成特色，摆脱一味跟随模仿的困境。相信复合材料一定能为我国在21世纪中的国民经济和国防建设作出贡献。PapersChengchangJia,ZhicongLi,ZizhangXie,AresearchondetonationguncoatingwithFe-SiCcompositepowdersmechanicalactivated,MaterialsScience&EngineeringA,1999,A236,96-100（IDSNumber:186AT,ISSN:0921-5093）1ChengchangJia,etal,FunctionallyGradientMaterialMadebyIncrementalMeltingandSolidificationProcess，J.ofUniversityofScienceandTechnologyBeijing,1999,6(3),205-207（IDSNumber:242HZ,ISSN:1005-8850）ChengchangJia,etal,AResearchontheJointingofSiCCompositesto40CrSteel,JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing,2001,8(4),280-282（IDSNumber:508FD,ISSN:1005-8850）ChengchangJia,etal,EffectsofRareEarthElementLanthanumontheMicrostructureofCopperMatrixDiamondToolMaterials,RareMetals,2002,21(2),90-94（IDSNumber:626EK,ISSN:1001-0521）平延磊，贾成厂，曲选辉。李志刚，SiCp/Al电子封装复合材料预成形坯的制备，北京科技大学学报，2004，20（3）：301~304（EI检索）王军、贾成厂等，逐步熔融凝固法工艺参数对金属基复合材料性能的影响，北京科技大学学报，2000，22（4），p335-338（EI检索）王军、贾成厂等，逐步熔融凝固法制备金属基复合材料，金属热处理，2000.No.4，25-27（EI检索）JunWang,ChengchangJia,etal,MakingMetalMatrixCompositesandFunctionallyGradientMaterialsbytheIncrementalMeltingandSolidificationProcess,13thInternationalConferenceonCompositeMaterials,Beijing,China,June,2001,ScientificandTechnicalDocumentPublishingHouse,p489王军、贾成厂等，逐步熔融凝固法工艺参数对金属基复合材料性能的影响，北京科技大学学报，2000，22（4），p335-338（EI检索）贾成厂等，用增分熔融凝固加工法制备梯度材料，金属学报，1999,Vol.35,No.2.p191-193贾成厂，梅雪珍，尹法章，平延磊，曲选辉，添加合金元素与对熔融铝熔渗SiC预成形体的影响，第十三届全国复合材料学术会议，成都，2004年10月8日，p643~647YINFazhang,JIAChengchang,MEIXuezhen,ManufactureofAl/SiCCompositesbyPressureInfiltrationProcess,MaterialsScienceForum,2005,475-479:913~916presentstateofresearchmethodfortheSiCp/Alcomposites,P/MTechnolory,2005，23（4），p295-300（inChinese）关于复合材料的论文（2006年9月~2007年8月）JieMengChengchangJia,Qing,HeFabricationofoxide-reinforcedNi3Alcompositesbymechanicalalloyingandsparkplasmasintering,MaterialsscienceandengineeringA,434(2006),246~249（SCI:089QU,EI:063610100652）JieMENG,ChengchangJIAandQingHE.CharacteristicsofmechanicalalloyedNi-Alpowderforsintering.RareMetals,

Volume26,Issue4,

August2007,

Pages372-376(SCI:

209JR,EI:073510796145)JieMENG,ChengchangJIAandQingHE.FabricationofNi3Albyhotpressingfromelementpowders.RareMetals,

Volume26,Issue3,

June2007,

Pages222-225(SCI:

188XVEI:072810695335)MengJie,JiaChengchang,HeQing.InfluenceofpowdercharacteristicsonstructureandpropertiesofNi3Alfabricatedbysparkplasmasintering.TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina(EnglishEdition),v16,nSUPPL.2,2006,p112-116

(SCI:101XG,ISTP:101XG)Meng,J(Meng,Jie);Jia,CC(Jia,Chengchang);He,Q(He,Qing),EffectofmechanicalalloyingonthestructureandpropertyofNi3Alfabricatedbyhotpressing,JOURNALOFALLOYSANDCOMPOUNDS,2006,421(1-2):200-203(SCI:075HH,EI:063110041113)LanSun,ChengchangJia,HuaTang,ResearchonTwoSinteredTechnologyofNanometerWC-CoPowder,MaterialsScienceFrum,534-536,(2007),593-596(ISTP:BFT53)ChengchangJia,QingHe,JieMengandLinaGuo.InfluenceofmechanicalalloyingtimeonthepropertiesofFe3AIintermetallicspreparedbysparkplasmasintering，